WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料抗磨损性能的研究

本文研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的三体磨损性能;并与相应的Cr系白口铸铁的三体磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上;硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

WC颗粒增强Cr系白口铸铁复合材料的三体磨损性能的研究

系统研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的抗磨损性能,并与相应的Cr系白口铸铁的抗磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上.硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用制备WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

WCp增强钢基复合材料的三体磨损性能

在室温条件下，选用三体磨粒磨损试验机，石英砂磨料，研究增强相WC颗粒直径对WC，增强钢基表层复合材料磨损性能的影响，以20％Cr高铬铸铁作为标样，计算相对耐磨性值。结果表明，WC，增强钢基表层复合材料相对于20％Cr高铬铸铁的相对耐磨性，随其增强相WC颗粒直径的变小而降低，当增强相WC颗粒直径大于150μm时，相对耐磨性值达到5左右，而当增强相WC颗粒直径小于100μm时，相对耐磨性值降低到1左右，即与20％Cr高铬铸铁的抗磨粒磨损性能相接近。     

WCp增强钢基表层复合材料的两体磨粒磨损性能

在室温条件下,选用销盘磨粒磨损试验机,绿碳化硅磨料,研究增强相WC颗粒直径对WCp增强钢基表层复合材料磨损性能的影响,以正火ZG45作为标样,计算相对耐磨性ε值.研究结果表明,WCp增强钢基表层复合材料相对于正火ZG45的相对耐磨性ε值,随其增强相WC颗粒直径的变小而降低,当增强相WC颗粒直径大于150μm时,相对耐磨性ε值高达40左右,而当增强相WC颗粒直径小于100μm时,相对耐磨性ε值降低到5以下.     

钨丝与灰铸铁原位反应的研究

对铸态和热处理态下的钨丝增强灰口铸铁基复合材料进行研究,用扫描电镜、X衍射分析、微观硬度和干式销盘磨损测试等手段对复合区微观组织结构及相组成进行观察及分析.结果表明,在1150℃时,将铸态复合试样进一步热处理,可原位合成WC颗粒增强铁基复合材料,并随着热处理时间的延长,反应继续深入;钨丝和灰口铸铁中的石墨相原位合成WC颗粒,复合区硬度较基体有显著提高;相对于铸铁标准试样.复合材料的耐磨性有很大提高.     

原位生成(Fe,Cr)7C3/Fe复合材料的组织与磨损性能

将纯Cr丝与灰铸铁进行复合,使纯Cr丝中的Cr原子与铸铁中的C发生原位反应生成(Fe,Cr)7C3,从而制备出(Fe,Cr)7C3/Fe复合材料.研究了不同反应时间下(Fe,Cr)7C3颗粒增强铁基复合材料的组织及不同Cr含量的复合材料的相对耐磨性.结果表明,复合材料主要由α-Fe、γ-Fe和(Fe,Cr)7C3组成,生成的(Fe,Cr)7C3呈颗粒或短棒状分布于铁基体中;随Cr含量增加,复合材料的相对耐磨性先增加后减小,当Cr含量为20％时,复合材料的耐磨性最好,为铸铁基体的7倍.     

煤矿工业用耐磨复合材料的制备与性能研究

针对采用整层复合的陶瓷增强铁基表层复合材料存在的复合层易开裂、剥落的问题,提出采用局域化增强结构的设计方案,制备了钴基硬质合金局域化增强高铬铸铁铁基表层复合材料,并对复合材料的组织、界面、磨损性能和磨损机理进行了研究。结果表明:该复合材料具有增韧效果较好,裂纹不易扩展,增强区域分布均匀等优点;钴基硬质合金/高铬铸铁复合材料相对耐磨性是基体材料的8.24倍,具有优异的耐磨性。随着磨损阶段的进行,复合材料的磨损率下降更为明显,反映了高硬度硬质合金在磨损后期充分发挥了抗磨作用。磨粒磨损过程中,复合材料组织中硬质合金增强区域凸出于高铬铸铁基体,且其间具有良好的冶金结合界面,因此增强体保护基体材料和基体材料支撑增强体的协同效应使复合材料具有了优越的耐磨性。     

Cr的添加对WC_p/铁基表层复合材料三体磨料磨损性能的影响

采用真空实型铸渗(V-EPC)工艺制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料,观察并研究其基体组织和抗三体磨料磨损性能。结果表明,基体组织的变化对复合材料的磨损性能产生显著的影响,随着Cr含量的增大,复合材料基体组织中的碳化物含量增加,形貌由长条状向块状转变。而复合材料的三体磨料磨损性能随着Cr含量的增大呈增加趋势,与未添加Cr的表层复合材料相比,当基体中Cr含量为27.4%时,表层复合材料的三体磨料磨损性能提高了40.6%。Cr的添加可提高WC p/铁基表层复合材料三体磨料磨损性能的机制为双"阴影效应"和"支撑效应"的协同作用。     

电冶熔铸WC颗粒增强钢基复合材料的干滑动摩擦磨损性能

通过调整WC颗粒尺寸(50μm和100μm)和质量分数(25%、35%和45%),采用新型的复合电冶熔铸工艺制备了4种WC颗粒增强钢基复合材料,以及作为对比的5Cr Ni Mo钢,对经过不同热处理的复合材料进行干滑动摩擦磨损试验,研究了各试样的摩擦因数和磨损量,并对磨损形貌进行分析。结果表明:随着WC含量或颗粒度在一定范围内增大,摩擦因数呈提高的趋势。在1000℃淬火+180℃回火,粗颗粒的WC含量为45%时,复合材料表现出最佳的耐磨性,是5Cr Ni Mo钢的21.96倍,是粗颗粒含量25%和35%时的10.65倍和8.91倍,是细颗粒含量45%时的5.35倍。PRMMC在干滑动摩擦磨损条件下的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。     

铸渗-原位反应制备WC_P/W纤维混杂增强铁基复合材料

以金属钨纤维编织的钨网和灰口铸铁为原材料,选用铸渗-原位反应法制备WCP/W纤维混杂增强铁基复合材料。通过DTA、XRD、SEM以及两体磨损试验对该复合材料的物相、显微组织以及磨损特性进行了分析。结果表明:当铸渗复合和原位反应温度分别为1300℃和1160℃时,可确保复合材料组织的致密性,以及金属钨纤维和灰口铸铁基体中的碳反应合成WC颗粒。反应完全的钨纤维原位生成较多的WC颗粒,起到颗粒强化效果;反应不完全的钨纤维在基体中起到纤维强化效果;复合材料的耐磨性随着载荷的增加不断提高,其磨损机制主要为显微切削磨损。     

渣浆泵用WC/铁基表面复合材料的研究

针对承受严重冲蚀磨损的渣浆泵过流件，采用型负压铸渗工艺制备了WC／铸铁基表面复合材料，分析了复合层的微观组织，检测了复合材料的冲蚀磨损性能，并用于渣浆泵过流件受磨损面的局部复合，结果表明，WC／灰铸铁基表面复合材料具有良好的微观组织结构和优异的抗冲蚀磨损性能，抗冲蚀磨损性是Cr15Mo3高铬铸铁的2．7倍，砂芯负压铸渗工艺可进行大面积异型曲面的复合。     

等离子弧堆焊WC增强型高铬铸铁的组织和性能

采用等离子弧粉末堆焊技术在Q235钢表面分别堆焊高铬铸铁和WC增强型高铬铸铁,通过对各堆焊层的显微组织、化学成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行对比分析,揭示WC颗粒对高铬铸铁堆焊层的影响。结果表明,高铬铸铁堆焊层显微组织由初生(Fe,Cr)7C3和共晶组织组成,WC增强型高铬铸铁堆焊层由初生碳化物、WC颗粒和共晶组织组成。与高铬铸铁相比,WC增强型高铬铸铁由于WC的加入,初生碳化物面积分数非常高,共晶组织数量相应减少;WC增强型高铬铸铁的硬度,耐电解腐蚀性和耐热腐蚀性均优于高铬铸铁。两种堆焊层熔合线处的硬度陡降,结合线扫描结果说明,WC的加入不影响WC增强型高铬铸铁堆焊层与基体界面处的冶金结合和堆焊质量。     

不同磨料粒度下WC体积分数对铁基表面复合材料磨损性能的影响

用负压铸渗工艺制备了WC/HT300基表面复合材料,研究了WC体积分数和冲蚀磨损浆料中的颗粒粒度对复合材料的抗冲蚀磨损性能的影响。对于同一种WC颗粒体积分数的复合材料,当浆料中的石英砂粒度大时,复合材料的体积磨损率较大,抗冲蚀磨损性能降低。WC体积分数为27%和36%的表面复合材料具有比其他WC体积分数复合材料优越的耐磨损性能;在磨料粒度为40~70目的工况下,WC体积分数为36%的复合材料,具有比体积分数为27%的复合材料优越的耐磨性能;但在磨料粒度增大到20~40目时,WC体积分数为27%的复合材料,具有比WC体积分数为36%的复合材料优越的耐磨损性能。     

碳化铬/Ni3Al复合堆焊层组织及摩擦磨损分析

采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射分析钨极氩弧堆焊碳化铬增强Ni3Al基复合堆焊层的组织结构,并采用销盘式干摩擦磨损试验机对堆焊层与活塞环用蠕墨铸铁材料的干摩擦磨损性能进行试验比较.结果表明,复合堆焊层内形成Ni3Al金属间化合物基体,其中弥散分布有大量细小的块状和条状碳化物硬质相Cr3C2和Cr7C3;焊接时焊丝中Cr3C2颗粒溶解析出,重新析出的碳化铬颗粒中包含Fe和Ni元素,碳化铬颗粒与Ni3Al基体形成良好的冶金结合;弥散分布的碳化铬颗粒和Ni3Al基体固溶强化的Cr元素决定了堆焊层具有较高的硬度.室温条件下,复合堆焊层具有优异的耐干摩擦磨损性能,其摩擦系数为0.23,远低于活塞环蠕墨铸铁的0.39;磨损率仅为蠕墨铸铁材料的43%.     

铸造WC/Ni基合金复合材料二体磨料磨损性能的研究

用真空热压液相烧结技术制备铸造WC／Ni基合金复合材料。研究了铸造WC的颗粒尺寸及体积分数对复合材料的二体磨料磨损性能的影响，并将它与高铬铸铁(Cr28)相比较。结果表明：随着铸造碳化钨颗粒尺寸和体积分数的增大，复合材料的耐磨性提高，且远高于高铬铸铁。     

激光增材制造WCp钛基复合材料界面连接机理及力学性能

颗粒增强金属基复合结构件在航空航天、机械制造以及电子电工等领域有着广泛的应有前景.文中选用激光增材选区熔化技术制备碳化钨(WC)颗粒增强TC4复合材料(WC/TC4),研究了WC颗粒含量和激光功率对复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明,随着WC颗粒含量的增加,复合材料宏观试样成形能力降低,在WC颗粒含量为(0%～15%)时,WC颗粒分布较为均匀,未见微气孔、裂纹的出现,当颗粒含量为20%时,材料内部出现气孔和裂纹,难以成形;在WC/基体的界面处形成了一层TiC和W₂C界面层,界面结合性能良好;随着复合材料内部颗粒含量和激光功率的增加,材料的断裂强度和断后伸长率降低,断裂机理主要为WC颗粒的脆性断裂和沿WC-W₂C界面的层状撕裂.     

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48％～58％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍.     

运用复合剂制备WC颗粒增强钢基表面复合材料

以ZG310-570为基体、WC颗粒为增强相,在普通水玻璃石英砂干型、无负压条件下,运用自制的复合剂,制备出WC颗粒增强钢基表面复合材料.抗磨料磨损性能是含20%Cr高铬铸铁的3.30倍.硬度可达60HRC以上.铸件表面平整光洁,尺寸精度大为提高.合金层厚度均匀,可达8mm,且与基体之间结合良好.